Development of 3D-AFM for visualizing chromosomes by carbon nanotube tip

ヒトの染色体の3次元立体構造を可視化する3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）を開発するために、今年度は、カーボンナノチューブ（CNT）を用いたAFM探針の開発に取り組んだ。走査型電子顕微鏡の内部にマニピュレーター装置を実装し、従来の汎用的なAFM探針の先端にCNT探針を接着固定し、電流を流して熱でCNTを切断することで100 nm程度の精度で長さを調整できる機構を開発した。これにより、直径1 nm～30 nm、長さ500 nm～2 umのCNT探針を高い再現性で作製できるようになった。走査型電子顕微鏡では観察できる分解能が限られ、さらに計測中に走査範囲がカーボンで汚染される可能性が高いことから、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構の開発にも取り組んだ。これは来年度も継続して開発を進めるが、今年度は、透過型電子顕微鏡のサンプルホルダーの先端に取り付けできる3軸走査可能な小型チューブピエゾを作製した。動作確認の結果から、XYZそれぞれ最大50 um程度走査可能であることが分かった。また、ピエゾ慣性モーターを用いた粗動駆動機構の開発にも取り組んだ。来年度は、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構を実装し、直径1 nm以下の原子レベルで制御されたCNT探針の作製を実現する。さらに、開発したCNT探針を用いてヒトの染色体の内部構造計測を行い、得られた3次元画像から実際の染色体構造のモデル化に取り組む。

ヒトの染色体の3次元立体構造を可視化する3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）を開発するために、今年度は、カーボンナノチューブ（CNT）を用いたAFM探針の開発に取り組んだ。走査型電子顕微鏡の内部にマニピュレーター装置を実装し、従来の汎用的なAFM探針の先端にCNT探針を接着固定し、電流を流して熱でCNTを切断することで100 nm程度の精度で長さを調整できる機構を開発した。これにより、直径1 nm～30 nm、長さ500 nm～2 umのCNT探針を高い再現性で作製できるようになった。走査型電子顕微鏡では観察できる分解能が限られ、さらに計測中に走査範囲がカーボンで汚染される可能性が高いことから、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構の開発にも取り組んだ。これは来年度も継続して開発を進めるが、今年度は、透過型電子顕微鏡のサンプルホルダーの先端に取り付けできる3軸走査可能な小型チューブピエゾを作製した。動作確認の結果から、XYZそれぞれ最大50 um程度走査可能であることが分かった。また、ピエゾ慣性モーターを用いた粗動駆動機構の開発にも取り組んだ。来年度は、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構を実装し、直径1 nm以下の原子レベルで制御されたCNT探針の作製を実現する。さらに、開発したCNT探針を用いてヒトの染色体の内部構造計測を行い、得られた3次元画像から実際の染色体構造のモデル化に取り組む。